path: pictures/2f-19.png

.(19)

Использование этого уравнения предполагает, что Р_СО2 идеального альвеолярного газа такое же, как и Р_СО2 артериальной крови.

Физиологический шунт является другим важным индексом вентиляционно-перфузионной неравномерности. Он показывает отклонение артериальной точки от идеальной по R-линии крови. Для расчета физиологического шунта представим, что все движение влево артериальной точки обусловлено добавлением смешанной венозной крови (v) к идеальной крови (i). Такое допущение не является столь неприемлемым, как это может показаться, так как из легочных отделов с очень низким ВПО поступает кровь, которая имеет в сущности такой же газовый состав, как и смешанная венозная кровь. Уравнение шунта, используемое в этом случае, будет выглядеть следующим образом:

path: pictures/2f-20.png

,(20)

где Qps - физиологический шунт, Qt - общий легочный кровоток, Ci_O2, Ca_О2 и C_VO₂ - соответственно концентрации кислорода идеальной, артериальной и смешанной венозной крови. Концентрация кислорода идеальной крови рассчитывается из идеального Р_О2 и кривой диссоциации кислорода. Показатель физиологического шунта в норме должен составлять менее 0,05.

Еще одним традиционно используемым индексом является физиологическое мертвое пространство (также известный как непроизводительная вентиляция - wasted ventilation). В то время как физиологический шунт отражает количество кровотока, поступающего в участки легких с аномально низким ВПО, физиологическое мертвое пространство , напротив, показатель количества вентиляции, поступающей в участки с аномально высоким ВПО. Таким образом, оба этих индекса позволяют измерить обе конечные точки спектра характеристик вентиляционно-перфузионных отношений.

Для расчета физиологического мертвого пространства представим, что все отклонение альвеолярной точки «А» от идеальной точки «i» обусловлено добавлением вдыхаемого газа I к идеальному газу. Опять же, это не настолько некорректно, как может показаться на первый взгляд, так как участки с очень высокими ВПО ведут себя очень похоже на точку I. Смешанный выдыхаемый газ содержит порцию из анатомического мертвого пространства, которая еще больше приближает состав этого газа к инспираторному (т.е. к точке I). Уравнение Bohr поэтому используется в следующем виде:

path: pictures/2f-21.png

,(21)

где V_Dphys - физиологическое мертвое пространство, V_T - дыхательный объем, PE_СО2 - смешанное Р_СО2 в выдыхаемом воздухе. Мы снова используем факт, что Р_СО2 идеального газа и артериальной крови практически одинаково. Показатель физиологического мертвого пространства очень чувствителен к дыхательному объему из-за большого вклада в последний анатомического мертвого пространства. В норме показатель физиологического мертвого пространства составляет менее 0,3.

Краткое описание и анализ концепции ВПН, приведенный выше, еще иногда обозначаются термином трехкомпонентная модель, так как легкое, согласно этой концепции, делится на невентилируемый отдел (шунт), неперфузируемый отдел (мертвое пространство) и отдел, который нормально вентилируется и перфузируется (идеальный). Такая точка зрения на легкое, пораженное патологическим процессом, впервые была представлена Riley и Cournand и доказала свою ценность при рассмотрении эффектов несоответствия вентиляции и кровотока в клинических ситуациях. Однако трехкомпонентная модель не в полной мере отражает те процессы распределения вентиляции и перфузии, которые происходят в реальном легком.

Таким образом, газообмен в легком:

---осуществляется анатомическими образованиями и физиологическими механизмами, объединяющими вентиляцию с кровотоком;

---часто нарушается у пациентов с легочными заболеваниями вследствие гиповентиляции, диффузионных нарушений, шунтирования и несоответствия вентиляции и перфузии;

---осуществляется для доставки кислорода в количестве, достаточном для поддержания метаболических потребностей организма и удаления углекислоты, образующейся в результате метаболических процессов.

МЕХАНИКА РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ

Механика дыхания - область физиологии, которая рассматривает механические силы, ответственные за перемещение воздуха в альвеолы и обратно (легочную вентиляцию). При этом активной силой является сокращение мышц грудной клетки и диафрагмы, тогда как движение легких совершается пассивно. Силы, развиваемые дыхательными мышцами, приводят в движение легкие и грудную клетку и преодолевают сопротивление эластической отдачи дыхательной системы (давление, создаваемое эластической паренхимой легких и грудной стенки), фрикционное сопротивление (сопротивление трения) воздухоносных путей воздушному потоку и инерционное сопротивление трахеобронхиального воздушного столба, легких и грудной стенки. Инерционное сопротивление составляет примерно 5% от общего сопротивления при нормальной частоте дыхания. При увеличении частоты дыхания инерционное сопротивление возрастает, однако остается относительно небольшим. Поэтому в механике дыхания его обычно не учитывают.

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ

Дыхательные мышцы обеспечивают ритмичное увеличение или уменьшение грудной полости, а размер легких следует за размерами грудной полости. Функционально дыхательные мышцы делятся на инспираторные, т.е. отвечающие за вдох (основные и вспомогательные), и экспираторные (отвечающие за выдох). Основную инспираторную группу мышц составляют диафрагма, наружные межреберные и парастернальные (внутренние межхрящевые) мышцы, вспомогательные мышцы: лестничные, грудинно-ключично-сосцевидные, трапециевидная, большая и малая грудинные мышцы. Экспираторную группу мышц составляют абдоминальные (внутренняя и наружная косые, прямая и поперечная мышцы живота) и внутренние межреберные.

Важнейшей мышцей вдоха является диафрагма - куполообразная скелетная мышца, разделяющая грудную и брюшную полости. Она прикрепляется к трем первым поясничным позвонкам (позвоночная, или круральная, часть диафрагмы) и к нижним ребрам (реберная, или костальная, часть). К диафрагме подходят нервы от 3-го, 4-го и 5-го шейных сегментов спинного мозга. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед, и вертикальные размеры грудной полости возрастают. Кроме того, при этом поднимаются и расходятся ребра, что приводит к увеличению ее поперечного размера. При спокойном дыхании диафрагма является единственной активной инспираторной мышцей и ее купол опускается примерно на 1 - 1,5 см. При глубоком форсированном дыхании, например, при физической нагрузке увеличивается амплитуда движений диафрагмы (экскурсия может достигать 10 см) и активизируются наружные межреберные и вспомогательные мышцы. Из вспомогательных мышц у человека наиболее значимыми являются лестничные и грудинно-ключично-сосцевидные мышцы.

Наружные межреберные мышцы соединяют соседние ребра. Их волокна ориентированы наклонно вниз и вперед от верхнего к нижнему ребру. При сокращении этих мышц ребра поднимаются и смещаются вперед, что приводит к увеличению объема грудной клетки в переднезаднем и боковом направлениях. Паралич межреберных мышц не вызывает серьезных расстройств дыхания, поскольку диафрагма прекрасно обеспечивает вентиляцию.

Лестничные мышцы, сокращаясь во время вдоха, поднимают два верхних ребра, а вместе с ними грудину и реберную клетку. Грудинно-ключично-сосцевидные поднимают I ребро и грудину. При спокойном дыхании они практически не задейст-вованы, однако при увеличении легочной вентиляции могут очень интенсивно работать.

В отличие от вдоха выдох при спокойном дыхании происходит пассивно. Легкие и грудная клетка обладают упругостью, и поэтому после вдоха, когда они активно растягиваются, стремятся вернуться в прежнее положение. При физической нагрузке или при хронической обструктивной болезни легких, когда повышено сопротивление воздухоносных путей, выдох становится активным. Наиболее важными и сильными экспираторными мышцами являются абдоминальные мышцы, которые образуют переднебоковую стенку брюшной полости. При их сокращении повышается внутрибрюшное давление, диафрагма поднимается вверх и объем легких уменьшается.